Афанасьев Д.А.

УДК 544.75:666.9.015.7

АФАНАСЬЕВ ДМИТРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ, аспирант,

a.dmitri.86@gmail.com

УНГЕР ФЕЛИКС ГЕРГАРДОВИЧ, докт. хим. наук, профессор,

unger@xf.tsu.ru

ЦЫРО ЛАРИСА ВАСИЛЬЕВНА, канд. хим. наук, доцент,

tsyro@xf.tsu.ru

Томский государственный университет,

634050, г. Томск, пр. Ленина, 36

САРКИСОВ ЮРИЙ СЕРГЕЕВИЧ, докт. техн. наук, профессор,

yu-s-sarkisov@yandex.ru

ГОРЛЕНКО НИКОЛАЙ ПЕТРОВИЧ, докт. техн. наук, профессор,

Gorlen52@mail.ru

КЛОПОТОВ АНАТОЛИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ, докт. физ.-мат. наук,

профессор,

klopotovaa@sibmail.com

АБЗАЕВ ЮРИЙ АФАНАСЬЕВИЧ, докт. физ.-мат. наук, профессор,

аbzaev@tsuab.ru

Томский государственный архитектурно-строительный университет,

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

РОЛЬ  СПИНОВЫХ  ЭФФЕКТОВ  В  ПРОЦЕССАХ  СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ  ЦЕМЕНТНЫХ  СИСТЕМ

В работе представлен новый подход к описанию механизма твердения цемента с позиции радикальных взаимодействий. Описаны закономерности изменения концентрации парамагнитных центров в процессе твердения портландцемента М400 и высокопрочного цемента М600. Показано, что наблюдаемая динамика изменения концентрации парамагнитных центров связана с протеканием процессов рекомбинации парамагнитных центров и аморфизации основной поликристаллической структуры. С позиции спиновой химии представлены четыре возможных типа молекулярных конфигураций воды.

Ключевые слова: цемент; спиновая химия; ЭПР; парамагнитный центр; рекомбинация; твердение; прочность.

Библиографический список

  1. Бучаченко, А.Л. Химия на рубеже веков: свершения и прогнозы / А.Л. Бучаченко // Успехи химии. – 1999. – Т. 68. – № 2. – С. 99–117.
  2. Бучаченко, А.Л. Спиновый катализ – новый тип катализа в химии / А.Л. Бучаченко, В.Л. Бердинский // Успехи химии. – 2004. – Т. 73. – № 11. – С. 1123–1130.
  3. Унгер, Ф.Г. Квантовая механика и квантовая химия, или Введение в спиновую химию / Ф.Г. Унгер. – Томск : ТМЛ-Пресс, 2010. – 305 c.
  4. Спиновые аспекты в природе процессов твердения цемента / Д.А. Афанасьев, Л.В. Цыро, А.Ф. Унгер, Л.Н. Андреева, С.Я. Александрова, Ф.Г. Унгер // Ползуновский вестник. – 2009. – № 3. – C. 82–85.
  5. Спиновая химия цементных систем / Д.А. Афанасьев, Л.В. Цыро, Ю.С. Саркисов, Ф.Г. Унгер, С.А. Киселев, А.Ф. Унгер // Вестник науки Сибири. – 2012. – № 5. – С. 247–260.
  6. Lapcik, L. Electron paramagnetic resonance study of dry cements / L. Lapcik, Z. Simek // Cement and Concrete Research. – 1996. – V. 26. – № 2. – P. 237–242.
  7. Возможности метода электронного спинового резонанса в изучении природы объектов различного происхождения / Л.В. Цыро, Д.А. Афанасьев, А.Ф. Унгер, Л.Н. Андреева, Ф.Г. Унгер // Перспективные материалы. – 2010. – № 3. – С. 91–96.
  8. Лопанова, Е.А. Радиоспектроскопические исследования процесса гидратации силикатов с помощью спиновых меток / Е.А. Лопанова // Вопросы материаловедения. – 2004. – № 3. – С. 34–41.
  9. Пул, Ч. Техника ЭПР-спектроскопии / Ч. Пул. – М. : Мир, 1970. – 557 с.
  10. Quantitative study of Portland cement hydration by X-ray diffraction/Rietveld analysis and independent methods / K.L. Scrivener, T. Fullmann, E. Gallucci, G. Walenta, E. Bermejo // Cement and Concrete Research. – 2004. – № 34. – P. 1541–1547.
  11. Сычёв, М.М. Современные представления о механизме гидратации цементов / М.М. Сычёв. – М. : ВНИИЭСМ, 1984. – 50 с.
  12. Смолин, А.Ю. Развитие метода подвижных клеточных автоматов для моделирования деформации и разрушения сред с учётом их структуры : автореф. дис. … докт. физ.- мат. наук. : 01.02.04. – Томск, 2009. – 25 с.
  13. Исследование влияния магнитных полей на свойства полярных жидкостей / В.К. Головлева, Г.Е. Дунаевский, Т.Л. Левдикова, Ю.С. Саркисов, Ю.И. Цыганок // Известия вузов. Физика. – 2000. – № 12. – С. 35–38.
  14. Горленко, Н.П. Низкоэнергетическая активация дисперсных систем / Н.П. Горленко,Ю.С. Саркисов. – Томск : Изд-во Томского государственного архитектурно-строительного университета, 2011. – 264 с.
  15. Влияние времени выдержки до затворения омагниченной воды на свойства цементных композитов / В.Н. Сафронов, Г.Г. Петров, С.А. Кугаевская, Е.Ю. Щептинов, Ю.С. Саркисов, Н.П. Горленко // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2010. – № 4. – С. 139–150.

______________________________

DMITRII A. AFANAS'EV, Research Assistant,

a.dmitri.86@gmail.com

FELIKS G. UNGER, DSc, Professor,

unger@xf.tsu.ru

LARISA V. TSYRO, PhD, A/Professor,

tsyro@xf.tsu.ru

Tomsk State University,

36, Lenin Ave., 634050, Tomsk, Russia

YURII S. SARKISOV, DSc, Professor,

yu-s-sarkisov@yandex.ru

NIKOLAI P. GORLENKO, DSc, Professor,

Gorlen52@mail.ru

ANATOLII A. KLOPOTOV, DSc, Professor,

klopotovaa@sibmail.com

YURII A. ABZAEV, DSc, Professor

аbzaev@tsuab.ru

Tomsk State University of Architecture and Building,

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk, Russia

THE  ROLE  OF  SPIN  EFFECTS  IN  STRUCTURE  FORMATION  OF  CEMENT  MIXTURES

The paper presents a new approach to the cement hardening mechanism allowing for efficient interactions. Changes in paramagnetic centre concentration in the course of hardening of Portland cement type M400 and high-strength cement type M600 are described in this paper. It is shown that changes observed in the paramagnetic centre concentration are associated with recombination processes of paramagnetic centres and amorphization of the basic polycrystalline structure. From the spin chemistry viewpoint, four possible kinds of water molecular configurations.

Keywords: cement; spin chemistry; electron spin resonance spectroscopy; hardening; strength; paramagnetic centre; recombination.

References

  1. Buchachenko A.L. Khimiya na rubezhe vekov: sversheniya i prognozy [Chemistry at the turn of the century: accomplishments and forecasts]. Russ. Chem. Rev.1999. No. 2. Pp. 99–117. (rus)
  2. Buchachenko A.L., Berdinsky V.L. Spinovyi kataliz – novyi tip kataliza v khimii [Spin catalysis as new type of catalysis in chemistry]. Russ. Chem. Rev.2004. No. 11. Pp. 1123–1130. (rus)
  3. Unger F.G. Kvantovaya mekhanika i kvantovaya khimiya, ili Vvedenie v spinovuyu khimiyu [Quantum mechanics and quantum chemistry or Introduction in spin chemistry]. Tomsk: TML-Press, 2010. 305 p. (rus)
  4. Afanas'ev D.A., Tsyro L.V., Unger A.F., Andreeva L.N., Aleksandrova S.Ya., Unger F.G. Spinovye aspekty v prirode protsessov tverdeniya tsementa [Spin aspects in nature of cement hardening processes]. Polzunovskii Vestnik, 2009. No. 3. Pp. 82–85. (rus)
  5. Afanas'ev D.A., Tsyro L.V., Sarkisov Yu. S., Unger F.G., Kiselev S.A., Unger A.F. Spinovaya khimiya tsementnykh sistem[Spin chemistry of cement systems]. Vestnik Nauki Sibiri, 2012. No. 5. Pp. 247–260. (rus)
  6. Lapcik L., Simek Z. Electron paramagnetic resonance study of dry cements. Cement and Concrete Research. 1996. No. 2. Pp. 237–242.
  7. Tsyro L.V., Afanas'ev D.A., Unger A.F., Andreeva L.N., Unger F.G. Vozmozhnosti metoda elektronnogo spinovogo rezonansa v izuchenii prirody ob"ektov razlichnogo proiskhozhdeniya [The possibilities of the electron spin resonance in the study of the nature of objects of different origin]. Journal of Advanced Materials, 2010. No. 3. Pp. 91–96. (rus)
  8. Lopanova E.A. Radiospektroskopicheskie issledovaniya protsessa gidratatsii silikatov s pomoshch'yu spinovykh metok [Radio-spectroscopic study of silicate hydration process using spin labels]. Inorganic Materials: Applied Research, 2004. No. 3. Pp. 34–41. (rus)
  9. Pul Ch. Tekhnika EPR-spektroskopii [EPR-spectroscopy technique]. Moscow: Mir, 1970. 557 p. (rus)
  10. Scrivener K.L., Fullmann T., Gallucci E., Walenta G., Bermejo E. Quantitative study of Portland cement hydration by X-ray diffraction/Rietveld analysis and independent methods. Cement and Concrete Research. 2004. No. 34. Pp. 1541–1547.
  11. Sychev M.M. Sovremennye predstavleniya o mekhanizme gidratatsii tsementa [Modern concepts of cement hydration mechanism]. Moscow: VNIIESM Publ., 1984. 50 p. (rus)
  12. Smolin A.Y. Razvitie metoda podvizhnykh kletochnykh avtomatov dlya modelirovaniya deformatsii i razrusheniya sred s uzetom ikh struktury [Cellular automaton method for modeling structural deformation and destruction of media]. Tomsk, 2009. 285 p. (rus)
  13. Golovleva V.K., Dunaevskiy G.E., Levdikova T.L., Sarkisov, Yu.S., Tsyganok Yu.I. Issledovanie vliyaniya magnitnykh polei na svoistva polyarnykh zhidkostei [Investigation of magnetic field effect on properties of polar liquids]. 2000. No. 12. Pp. 35–38.
  14. Gorlenko N.P., Sarkisov Y.S. Nizkoenergeticheskaya aktivatsiya dispersnykh sistem [Low-energy activation of disperse systems]. Tomsk. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2011. 264 p.
  15. Safronov V.N., Petrov G.G., Kugaevskaya S.A., Shcheptinov E.Y., Gorlenko N.P., Sarkisov Y.S. Vliyanie vremeni vyderzhki do zatvoreniya omagnichennoi vody na svoistva tsementnykh kompozitov [Time storage of magnetic mixing water affecting the properties of cement composites]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2010. No. 4. Pp. 139–150.

Статья | (330 Кб)